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RÉSUMÉ
Les fours électriques à résistances sont les équipements électrothermiques industriels les plus connus et les plus répandus, présents dans un grand nombre de procédés. Encore de nos jours, ils font l’objet de perfectionnements, comme l’amélioration de la durée de vie des résistances et l’élaboration de nouveaux isolants thermiques. L’article détaille les caractéristiques spécifiques des fours à résistance, dont la nature et les performances des résistances, le transfert entre les éléments chauffants et la charge. Ces équipements sont robustes et fiables, faciles à mettre en œuvre, ils présentent de plus une efficacité énergétique élevée.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Marianne LE BOULCH : EDF Division Recherche & Développement
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Claude OBERLIN : Ingénieur Sénior SEE
INTRODUCTION
Le four électrique à résistances est sans doute le plus connu des appareils électrothermiques. Son utilisation industrielle remonte en effet au début des années 1920 et sa technique n’a cessé de se perfectionner depuis. Le principe de ce type de four est extrêmement simple : il est constitué d’une enceinte chauffée à l’aide de résistances électriques, très bien calorifugée pour réduire le plus possible les déperditions thermiques. La charge à chauffer est placée dans cette enceinte. Le four à résistances est un équipement à chauffage indirect, la chaleur produite par effet Joule par les résistances est transmise à la charge par rayonnement et convection. Dans cet article, l’accent a été mis surtout sur les caractéristiques spécifiques des fours à résistances, en particulier la nature et les performances des résistances comme corps de chauffe, la mise en œuvre des résistances, le transfert thermique entre les éléments chauffants et la charge, et l’exploitation et la conduite de ces fours. La robustesse et la fiabilité de ces équipements, leur facilité de mise en œuvre, la simplicité de maintenance et leur efficacité énergétique élevée font que les applications industrielles sont fort nombreuses, il n’est guère de secteur industriel qui n’y fasse appel.
L’étude complète du sujet comprend les articles :
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D 5 910 — Fours électriques à résistances. Présentation générale (le présent article) ;
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D 5 911 — Fours électriques à résistances. Technologies de mise en œuvre ;
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D 5 912 — Fours électriques à résistances. Applications industrielles ;
-
Doc. D 5 913 — Fours électriques à résistances « Pour en savoir plus ».
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Isolation thermique des fours à résistances
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4. Les différents types de fours à résistances
La classification des fours à résistances repose sur les critères suivants :
-
la nature des résistances et leur position par rapport à la charge (rayonnement direct ou indirect, convection forcée, ventilation de la chambre de chauffe) ;
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le mode d’utilisation du four : continu ou chauffage au défilé, discontinu, utilisant des charges fixes ou statiques ;
-
le mode de manutention (tapis continu, vibrations, vis hélicoïdale, logerons mobiles…) ;
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la nature de l’atmosphère et du milieu : ambiance (air), atmosphère contrôlée, vide, milieu liquide, bain fluidisé ;
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le mode de transmission de la chaleur : rayonnement, convection 2 ;
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l’utilisation du four dans le procédé industriel : réchauffage, traitement thermique, cuisson, polymérisation, stabilisation, fusion, séchage, étuve… ;
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la forme du four (à chambre, à sole mobile, puits, creuset, élévateurs, à tambours, à cloche…).
Le nombre de combinaisons de ces différents critères est particulièrement élevé ; les fours à résistances sont donc souvent construits à la demande. Nous ne rappellerons dans la suite que les types de fours à résistances les plus utilisés dans l’industrie.
4.1 Fours à sole
Les fours à sole fixe, encore appelés fours à chambre ou fours box batch, sont les plus simples et les plus classiques de tous les fours ; leur fonctionnement est discontinu. D’un emploi universel, ils se rencontrent surtout dans les industries mécaniques, métallurgiques, électriques, céramiques, agroalimentaires…, ainsi que dans les laboratoires. Le volume de la chambre de chauffe est généralement limité à quelques mètres cubes (voir figure 3).
Les fours à sole mobile sont des fours fixes à...
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